Tỷ lệ AKI sau phẫu thuật tim thay đổi nhiều giữa các NC, nguyên nhân là do việc áp dụng các tiêu chuẩn chẩn đoán AKI khác nhau. NC của Colon và cs (1999) trên 2843 BN phẫu thuật tim có sử dụng tuần hoàn ngoài cơ thể (THNCT), sử dụng tiêu chuẩn chẩn đoán AKI khi tăng creatinin > 1mg/dl so với mức nền; kết quả tỷ lệ mắc sau mổ là 7,9%, tỷ lệ AKI phải thẩm phân máu là 0,7% [37]. Một số NC khác sử dụng tiêu chuẩn creatinin tăng 50% so với mức nền, kết quả tỷ lệ AKI khoảng 30% [32]. Chertow và cs (1998) NC trên 42 773 BN phẫu thuật tim tại Mỹ, tỷ lệ AKI phải lọc máu là 1,1%, trong số này 63,7% tử vong so với 4,3% ở nhóm không có AKI sau mổ [32].
Từ 2004, các NC về AKI chủ yếu sử dụng 2 tiêu chuẩn chẩn đoán là RIFLE và AKIN; tỷ lệ mắc AKI sau phẫu thuật tim dao động từ 8,9-39%
[26], [41], [53], [54], [86], [127] tùy theo loại phẫu thuật. Bắc cầu chủ vành đơn độc có tỷ lệ AKI thấp nhất, tiếp theo là phẫu thuật van và phẫu thuật kết hợp bắc cầu vành và van [67]. Tỷ lệ phải điều trị thay thế thận khoảng 1-5% trong tổng số AKI sau phẫu thuật [37].
AKI cũng được chứng minh là yếu tố nguy cơ độc lập của tử vong sau phẫu thuật tim [86], [96]. Tỷ lệ tử vong tại viện hoặc trong 30 ngày đầu dao động từ 3,8-54,4% ở các BN AKI sau phẫu thuật tim, tỷ lệ này tăng theo mức độ nặng của tổn thương thận. Cao nhất ở nhóm phải điều trị thay thế thận, tử vong tại viện có thể lên đến 50-60% [53]. Tỷ lệ sống lâu dài cũng liên quan sự xuất hiện và thời gian kéo dài của AKI sau mổ. Theo Lok và cs, các BN có suy thận sau phẫu thuật tim, nguy cơ tương đối (RR) của tử vong thời điểm sau 1 năm là 4,6 so với BN không suy thận sau mổ [99].
Tại Việt Nam, hiện có rất ít các nghiên cứu về tổn thương thận cấp sau phẫu thuật tim. NC của Nguyễn Quốc Kính (2002) trên 103 BN phẫu thuật
tim dưới THNCT, kết quả tỷ lệ BN có rối loạn chức năng thận sau mổ là 47,57% [3]. Đến nay, chưa có NC trong nước nào sử dụng các tiêu chuẩn AKIN, RIFLE hay KDIGO ở BN phẫu thuật tim.
1.3.2. Nguyên nhân và cơ chế bệnh sinh
Cơ chế bệnh sinh của tổn thương thận cấp trong phẫu thuật tim bao gồm 6 yếu tố sau [17]:
1. Các độc chất nội sinh và ngoại sinh 2. Các yếu tố chuyển hóa
3. Thiếu máu - tái tưới máu 4. Hoạt động thần kinh thể dịch 5. Đáp ứng viêm
6. Stress oxy hóa
Biểu đồ 1.1. Các cơ chế chính gây tổn thương thận trong phẫu thuật tim (Nguồn: Bellomo và cs, The pathophysiology of cardiac surgery-associated acute
kidney injury (CSA-AKI) [17])
1.3.2.1. Giai đoạn 1: trước mổ Các độc chất
Trong giai đoạn trước mổ, một số các chất có thể gây suy thận như kháng sinh nhóm beta-lactam và/hoặc aminoglycoside và/hoặc amphotericin được sử dụng điều trị các nhiễm khuẩn như viêm màng ngoài tim. Các nhóm thuốc khác như nhóm chống viêm non-steroid (NSAIDs) hoặc ức chế men chuyển cũng có thể gây tổn thương thận. Tuy nhiên, thường gặp nhất trước mổ là tổn thương thận do sử dụng cản quang, liên quan đến chụp và can thiệp động mạch vành trước mổ [109].
Các yếu tố chuyển hóa
Đái tháo đường là một trong các bệnh lý kết hợp hay gặp nhất ở BN phẫu thuật tim và là một yếu tố tiên lượng của suy thận sau mổ [48]. Béo phì (chỉ số khối cơ thể - BMI: 30-40) cũng có liên quan đến tăng tỷ lệ suy thận sau mổ, tuy nhiên không làm tăng tỷ lệ phải điều trị thẩm phân máu [148]. Một chỉ số đánh giá tình trạng dinh dưỡng khác là albumin máu cũng là yếu tố dự báo khả năng xuất hiện suy thận sau phẫu thuật [52].
Tổn thương thiếu máu - tái tưới máu (Ischemia reperfusion injury)
Nguyên nhân của thiếu máu thận trước mổ thường do 3 cơ chế chính:
sốc tim, hạ huyết áp (HA) không do tim và nhồi máu động mạch thận.
Với sốc tim, cung lượng tim thấp là nguyên nhân gây giảm tưới máu thận.
Hạ huyết áp không do tim ở giai đoạn trước mổ do một trong 3 nguyên nhân: giảm thể tích máu, phản ứng dị ứng hoặc quá liều thuốc giãn mạch. Nhồi
máu động mạch thận là cơ chế thứ 3 gây thiếu máu thận trong giai
đoạn trước mổ. Cục tắc có thể là huyết khối từ tim hoặc cục sùi bám trên các van tim hoặc các mảnh vữa xơ bám trên thành động mạch chủ. Các tắc mạch do mảng vữa xơ có thể xuất hiện khi thực hiện các can thiệp mạch [133].
Hoạt động thần kinh thể dịch
Giai đoạn trước mổ, hoạt động thần kinh thể dịch thể hiện rõ nhất BN suy tim mạn tính. Hội chứng cung lượng tim thấp dẫn đến tăng hoạt động của hệ thần kinh giao cảm, hoạt hóa hệ renin-angiotensin-aldosterone và làm tăng nồng độ của các chất gây co mạch trong máu [110]. Tất cả các yếu tố trên sẽ dẫn đến co mạch hệ thống, giảm tưới máu thận và ứ muối, nước.
Đáp ứng viêm
Viêm là một yếu tố quan trọng ở các BN phẫu thuật tim, ví dụ trong trường hợp bệnh lý tim do vữa xơ (một phần trong bệnh lý viêm toàn thân), hoặc ở các BN nhiễm khuẩn (viêm màng trong tim...). Một số bằng chứng cho thấy các statin có khả năng làm giảm đáp ứng viêm và cải thiện chức năng nội mạc, qua đó có thể cải thiện chức năng thận. Dùng aspirin cũng có mối liên quan đến cải thiện chức năng thận sau phẫu thuật [66].
Stress oxy hóa
Stress oxy hóa là một yếu tố gây tổn thương cơ tim, điều này đã được chứng minh trong các NC thực nghiệm gây tổn thương thiếu máu cục bộ - tái tưới máu.
Stress oxy hóa cũng có vai trò trong tổn thương thận, các nhóm thuốc như gentamycin, sắt có thể làm tăng sản xuất các gốc oxy tự do [16]. Bệnh thận do thuốc cản quang cũng có trung gian thông qua stress oxy hóa.
1.3.2.2. Giai đoạn 2: trong mổ Các độc chất
Trong giai đoạn trong mổ, vấn đề về các độc chất ngoại sinh là các thuốc được sử dụng cũng được đặt ra, tuy nhiên ảnh hưởng của kháng sinh không lớn và không có vai trò của thuốc cản quang. Một số thuốc có tác dụng làm tăng đông cầm máu như aprotinin, caproic acid và tranexamic acid sử dụng sau THNCT có thể gây tổn thương thận, tuy nhiên bằng chứng còn hạn chế [106].
Các độc tố nội sinh: tan máu là hậu quả thường gặp trong mổ tim có sử dụng THNCT. Vỡ hồng cầu sản sinh ra một số độc tố, trong đó có hemoglobin tự do (PfHb – plasma free hemoglobin). Khi PfHb tăng cao sẽ gắn không hồi phục vào nitric oxide (NO) gây giảm NO, hậu quả là tăng sức cản thành mạch, tăng hình thành cục máu đông, lắng đọng fibrin và kích hoạt tiểu cầu. Ngoài ra, PfHb mang cấu trúc 2 globin thay vì 4 globin như bình thường nên có thể đi qua tiểu cầu thận, lắng đọng trong các ống thận và gây tổn thương ống thận [123].
Các yếu tố chuyển hóa
Tăng glucose máu trong mổ đã được chứng minh có liên quan đến tăng tỷ lệ AKI sau mổ [64]. Ngoài ra, THNCT có thể dẫn đến nhiễm toan chuyển hóa; tuy nhiên chưa thấy liên quan giữa pH máu trong mổ và tổn thương thận. Thiếu máu-tái tưới máu
Giai đoạn A: vào phòng mổ đến khi rạch da
Trong giai đoạn này, cơ chế chính của thiếu máu liên quan đến sự không ổn định của huyết động, tương tự như trình bày ở phần trên; ngoài ra có thêm các tác động khác như vận chuyển BN, ngừng truyền thuốc/dịch và dùng các thuốc mới, đặt đường truyền tĩnh mạch và catheter động mạch để theo dõi huyết động, và quan trọng nhất là gây mê và thông khí cơ học.
Giai đoạn B: Rạch da đến khi bắt đầu tuần hoàn ngoài cơ thể
Thêm các yếu tố tác động từ cuộc mổ bao gồm: gây mê ở mức độ sâu hơn, mất máu và tắc mạch. Khi thao tác vào động mạch chủ (ĐMC) và đặt các canuyn mạch máu, các mảng vữa xơ có thể bong ra và đi vào tuần hoàn chung. Các tác động của phẫu thuật vào thất trái cũng có thể gây bong các huyết khối ở các vùng ít vận động trong thất. Thao tác hoặc luồn canuyn vào nhĩ trái cũng có thể gây bong các cục huyết khối trong nhĩ.
Giai đoạn C: Chạy tuần hoàn ngoài cơ thể
Đây là giai đoạn có nguy cơ gây tổn thương thận cao nhất trong toàn bộ quá trình phẫu thuật tim. Trong quá trình chạy THNCT, hình thành một tình trạng huyết động đặc thù với các đặc điểm: giảm tưới máu tổ chức, hình thành cục máu đông/tắc mạch và bóc tách động mạch chủ và các động mạch đầu xa.
(1) Giảm tưới máu tổ chức
Tuần hoàn ngoài cơ thể gây ra nhiều biến động về huyết động do những thay đổi về áp lực bơm máu cũng như kiểu dòng. Thận lại là cơ quan rất dễ tổn thương khi có thiếu máu do có đặc điểm về tuần hoàn đặc thù. Tủy thận là vùng được tưới máu với nồng độ oxy thấp, do vậy khả năng dự trữ về chức năng thấp [17]. Giảm tưới máu thận ở mức độ bất kỳ cũng có thể dẫn đến tổn thương tế bào, vấn đề này có liên quan đến lưu lượng bơm máu và huyết áp.
Trong NC của Haase và cs, mức HA tuyệt đối không có mối liên quan đến AKI sau mổ; ngược lại mức giảm HA tương đối có vai trò quan trọng hơn, nhất là ở BN có thiếu máu nặng [71]. Kanji đề nghị lấy mức huyết áp trung bình (HATB) hiệu số (HATB trước mổ - trong mổ) ≥ 26mmHg là yếu tố nguy cơ độc lập của AKI sớm sau mổ tim ở các BN có nguy cơ cao [82].
Hạ thân nhiệt là biện pháp được áp dụng thường xuyên trong mổ tim, giúp bảo vệ các cơ quan trong điều kiện giảm tưới máu. Tuy nhiên, hạ thân nhiệt cũng liên quan đến tổn thương thận, trong đó một vấn đề cần quan tâm là làm ấm trở lại. Một NC trên 223 BN bắc cầu vành được hạ thân nhiệt xuống 32oC, sau đó được nâng ngẫu nhiên lên 34 hoặc 37oC. Kết quả là nhóm nâng nhiệt độ lên 37oC có tỷ lệ AKI cao hơn, điều này gợi ý việc làm ấm trở lại có nguy cơ tổn thương thận hơn là làm lạnh [22]. Kết luận này cũng được chứng minh trong thực nghiệm; trong quá trình khôi phục nhiệt độ, bề mặt vùng vỏ thận giảm tưới máu có thể gây tổn thương nephron trong khi nhu cầu chuyển hóa lại tăng lên do nhiệt độ tăng.
Ngoài các cơ chế gây thiếu máu thận ở trên, còn các cơ chế khác như hòa loãng máu và tổn thương hồng cầu. Trong THNCT, máu sẽ bị hòa loãng ở các mức độ khác nhau, hiệu quả là làm giảm độ nhớt, tăng lưu lượng máu vùng trong trường hợp có giảm tưới máu, đồng thời làm giảm nhu cầu truyền máu. Tuy nhiên, nếu mức độ hòa loãng máu lớn sẽ gây giảm cung cấp oxy cho thận hoặc tăng giải phóng các mediator viêm do thiếu máu và gây tổn thương thận. Theo Karkouti và cs, ở mức hòa loãng máu trung bình (hematocrit 21-25%), tỷ lệ suy thận phải lọc máy sau mổ là thấp nhất; nguy cơ sẽ tăng lên nếu mức hematocrit trong mổ thay đổi theo bất kỳ chiều nào ngoài khoảng trên [85].
Tổn thương hồng cầu do áp lực của bơm, từ các đầu hút máu trường mổ, ngoài việc tạo ra hemoglobin tự do còn có thể gây thiếu máu tổ chức. Hồng cầu không bị vỡ hoàn toàn nhưng có thể bị tổn thương và biến dạng, mất khả năng đàn hồi khi đi vào các vi mạch, giảm tiếp xúc với tế bào thành mạch. Điều này làm giảm lượng oxy cung cấp cho tế bào và thiếu máu mô [143].
(2) Hình thành các cục máu đông/tắc mạch
Dòng máu từ canuyn động mạch (ĐM) hoặc chính từ tim có thể đẩy các mảng vữa xơ/cục huyết khối đi các vị trí khác nhau, trong đó có thận. Ngoài ra, khí có thể lọt vào tim trái thông qua các đường rạch ở tim trái hoặc qua canuyn vào nhĩ trái, tĩnh mạch phổi hoặc thất trái. Nếu không được đuổi hết, khí sẽ bị đẩy đến tuần hoàn ngoại vi, trong đó có ĐM não, mạc treo và thận.
(3) Bóc tách ĐMC
Bóc tách ĐMC là cơ chế thứ 3 gây thiếu máu thận. Trong trường hợp có vữa xơ nặng ĐMC, có thể thực hiện phẫu thuật mà không kẹp ĐMC bằng cách sử dụng lưu lượng THNCT thấp và hạ thân nhiệt sâu hoặc dừng tuần hoàn.
Giai đoạn D: cai tuần hoàn ngoài cơ thể
Chuyển từ THNCT sang tuần hoàn hoàn toàn của BN có thể dẫn đến các rối loạn huyết động nặng. Khi cai và ngừng THNCT, phải bù đủ khối lượng
tuần hoàn và sử dụng đủ nhưng không quá mức các thuốc co mạch và thuốc tăng co bóp cơ tim. Nếu cần thiết, có thể sử dụng bóng đối xung ĐMC (intra-aortic balloon pump - IABP) hoặc các thiết bị hỗ trợ tuần hoàn khác nhằm tránh tình trạng giảm tưới máu sau THNCT [20].
Giai đoạn E: dừng tuần hoàn ngoài cơ thể đến khi rời phòng mổ
Cơ chế chính của tổn thương thiếu máu ở thận trong giai đoạn này tương tự như các giai đoạn trước, ngoài ra có thêm các yếu tố:
i. liên quan đến sốc tim, bên cạnh các vấn đề của cơ tim còn có thêm các yếu tố từ phẫu thuật như phù nề, xoắn vặn hoặc tắc các cầu nối chủ vành, hoặc mất chức năng của van sửa hoặc thay thế.
ii. liên quan đến hạ huyết áp không do tim, thường có giãn mạch ở các mức độ khác nhau. Lượng heparin tồn dư được trung hòa bằng protamine, trong một số trường hợp có thể có phản ứng với protamine gây giãn mạch nặng và giảm cung lượng tim. Ngoài ra, chảy máu nhiều sau mổ cũng gây rối loạn huyết động, ảnh hưởng đến tưới máu thận.
Các yếu tố thần kinh thể dịch
Các hormon như adrenalin, noraderanalin và vasopressin tăng liên tục trong suốt quá trình chạy máy và đạt đỉnh sau khi kết thúc THNCT. Hoạt động của renin tăng lên từ từ và giảm dần khi cai máy, yếu tố lợi niệu nhĩ đạt đỉnh khi dừng THNCT (khi tim hoạt động trở lại). Thyroxin giảm do hòa loãng máu trong giai đoạn đầu, phục hồi ở giai đoạn kết thúc chạy máy, ngược lại prolactin tăng lên trong quá trình THNCT và giảm khi cai máy. Tổng hợp các tác động của các thay đổi trên gây giảm dòng máu thận và giảm MLCT.
Đáp ứng viêm
Đáp ứng viêm là một trong các nguyên nhân chính gây tổn thương tạng trong sử dụng THNCT. Cơ chế hình thành đáp ứng viêm là do sự tương tác của máu với các bề mặt nhân tạo và tăng các nội độc tố trong máu, dẫn đến một chuỗi các phản
ứng, giải phóng nhiều các mediator viêm, trong đó có các nội tiết tố. Hậu quả là hoạt hóa đồng thời nhiều hệ thống như hệ đông máu, bổ thể, tiêu fibin, bạch cầu, tiểu cầu và các tế bào nội mạc..., dẫn đến hội chứng đáp ứng viêm hệ thống (systemic inflammatory response syndrome - SIRS). SIRS có thể gây tổn thương nhiều cơ quan khác nhau, trong đó hay gặp nhất là phổi và thận. Thời gian THNCT càng dài, càng tăng đáp ứng viêm và tăng nguy cơ tổn thương tạng [95].
Truyền máu cũng là một nguyên nhân của SIRS, máu trữ (> 14 ngày) sẽ giảm khả năng biến hình, giảm tổng hợp NO, tăng bám dính nội mạc, tăng giải phóng tiền chất của các yếu tố đông máu, giải phóng hemoglobin và sắt tự do, làm tăng các phân tử tiền viêm. Hậu quả làm giảm vận chuyển oxy, kích hoạt đáp ứng viêm, tăng stress oxy hóa và hoạt hóa các con đường đông máu [86], dẫn đến tổn thương cơ quan và tổn thương thận. Trong một NC trên 920 BN phẫu thuật tim có THNCT, lượng hemoglobin >80g/L và lượng hồng cầu khối được truyền là các yếu tố nguy cơ độc lập của AKI [71].
1.3.2.3. Giai đoạn 3: sau mổ
Các độc chất ngoại sinh và nội sinh
Các vấn đề liên quan đến thuốc tiếp tục xảy ra tương tự như giai đoạn trước mổ. Ngoài ra, có thể xuất hiện biến chứng tiêu cơ vân sau phẫu thuật; khi đó myoglobin đóng vai trò là yếu tố gây độc nội sinh gây tổn thương thận.
Các yếu tố chuyển hóa
Kiểm soát tốt đường máu sau phẫu thuật đã được chứng minh giảm được tỷ lệ suy thận và chỉ định phải điều trị thay thế thận (thẩm phân máu hoặc điều trị thay thế thận liên tục - CRRT) [141].
Thiếu máu –tái tưới máu Giai đoạn A: tại ICU
Các cơ chế chính gây tổn thương thận trong giai đoạn này là sốc tim và hạ huyết áp không do tim. Bên cạnh các nguyên nhân gây sốc tim như trên, có